一种基于移动参考点的天线相位中心的测量方法，包括如下过程：（１）在测量系统上安装被测天线及源天线，调整被测天线和源天线对准，作为测量角的零点；（２）运行计算机子系统的控制及数据处理软件，控制二维平动装置的横向和纵向复位，保证方位旋转轴和接 收极化器旋转轴垂直正交，并将该垂直正交点作为相位中心测试的基准参考点；（３）输入测试频率、测量的角度范围和测量的步进角的参数信息，由控制及数据处理软件自动控制各运动轴运动，并控制接收发射子系统完成对被测天线某一截面的幅度、相位数据采集； （４）根据所采集的幅度、相位数据，应用最小二乘法，通过天线相位偏差公式：Φ（θ）＝ψ（θ）－ｋ（Δｔｓｉｎθ＋Δｚｃｏｓθ），求出该被测截面的相位中心横向偏差Δｔ和纵向偏差Δｚ，其中，Φ（θ）为某方向上的远场相位与最大辐射方向上远场相位之差；ψ（θ）为参考中心与旋转中心重合时的远场相位与最大辐射方向上位置偏差引起的远场相位误差之差，ｋ为自由空间的波数，ｋ＝２π／λ；（５）由求出的横向偏差Δｔ和纵向偏差Δｚ，判断该偏差是否满足天线设计相位中心的偏差要求，若不符合偏差要求，由控 制及数据处理软件根据偏差值自动调整二维平动系统的横向、纵向坐标，以改变被测天线的参考点；（６）重复步骤（３）～（５），直到横向偏差Δｔ和纵向偏差Δｚ符合偏差设计要求为止，此时改变后的参考点为被测天线该测试截面的相位中心；（７）通过控制及 数据处理软件改变接收极化器和发射机极化器的角度以改变被测天线和源天线的截面，重复步骤（３）～（６），完成对被测天线其它截面的相位中心测试。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于测量
，特别是一种涉及天线相位中心的测量方法， 可用于对天线相位中心进行精确测量。技术背景随着通信、雷达、人造卫星和宇航技术的发展，对天线的跟踪、定位精 确度要求越来越高，单靠幅度波束来搜索定位己不能满足要求，必须以天线 的相位中心为基准进行精确定位或测量。而天线的相位中心问题在其相位测 量应用、形成波束侦收应用、作为干涉仪阵列单元和作为抛物面天线的馈源 使用等诸多方面都很重要。所谓天线相位中心，就是天线的等效辐射中心。 对绝大多数天线来说可能没有这样一个确定的相位中心，但是许多天线可以 找到这样一个参考点，使得在主瓣某一范围内辐射场的相位保持相对恒定，则这个参考点就被称为"视在相位中心"。在GPS及雷达定位、测量、导航时， 常以视在相位中心为基准，但作业时，天线的安装却是以几何中心为基准， 这样就会产生几何中心和视在相位中心的误差，而这种误差必然会给实际应 用带来不良影响，因此必须对天线相位中心进行精确标定。目前，关于如何方便、精确标定天线相位中心主要有以下几种研究1.美国学者Schupler等人1994年在Journal of The Institute of Navigation 杂志发表《Signal characteristics of GPS user ante皿as》的论文，首次 提出在微波暗室内迸行天线相位中心标定的方法。但是该标定方法需要不断 手动调整天线位置直到相位中心方向图比较对称为止，不但费时费力，而且 不易操作，校准误差大。2. 西安电子科技大学毛乃宏教授等人著的《天线测量手册》和成都电子科 技大学林昌碌教授著的《天线测量技术》书籍上介绍的相位中心测试方法。 这些方法同样需要通过人为的不断观察来调整天线位置，校准误差大。3. 2002年美国学者A. Prata在IPN Progress R印ort发表((Misaligned antenna phase—center determination using measured phase patterns》的论文提出另一种天线相位中心的标定方法，该方法建立了相位方向图测量 与相位中心偏差的函数关系式，利用求解方程组来求解相位中心偏差。但该 方法有一定局限性，只适合于存在确定相位中心的天线校准。
技术实现思路
本专利技术的目的在于解决现有标定天线相位中心的方法需要不断手动调整 天线位置、人为观察判断，费时费力、不易操作和校准误差大的问题，提出 了一种，以实现对天线的精确标定。本专利技术的目的是这样实现的1.天线相位中心测量机理对任意天线，其远区辐射场的某个分量在球坐标系可写如下形式一 i 2;r式1)中，《W,"为幅度方向图，函数pp，"为相位方向图函数，^ = 7。天线在进行相位中心测量时或在使用时，它的相位中心偏离了几何中心，如图1所示，即天线的参考点从o移动到o'，根据远场近似，得到以O'为参考点的远场表达式令A^0X^"-，天线的相心与转动中心的偏差用小矢量F'表示为<formula>formula see original document page 5</formula>而单位矢f可表示为r = sin夕cos 0;+sin (9 sin妙+ cos 4)此5)式为以。'为参考点的相位方向图函数，而p(《^)为参考中心与旋转向图函数，相位中心测定就是通过改变Ax， A少，Az即移 动参考点o'，使"A"-"A"的变化率最小，从而寻找相位中心。该5)式表明测量的相位^e,"只对该测量面内的相位中心偏移比较敏感， 也就是说当- = 0°，测量的相位"《0。)只受Ax， Az变化的影响，而—90°的测 量面的相位-p,90。)只受A;;， A2的影响，基于这个关系可用来测定Ax ， A少，Az 。 当被测天线是理想的球面波源时，则^(^,"=常数，而实际天线多数不是 理想的球面波源，而是有相散的。但可以认为在某一截面内，在主瓣某范围 内"《"=常数，来测量视在相心。现假设相位方向图测量定在^ = 0°和^ = 90°面进行，贝U 5)式简化为 ) = ^((9)-A:(A/sin"Azcosi9) 6) 式中，"代表Ax或Ay，当0-O。代表Ax，当^ = 90°代表4>;。由6)式可得到某截面A,、 Az与相位偏差的关系，即某方向上的远场相位与最大辐射方向上远场相位之差= /t(A"in"Azcosi9) 7)对该7)式应用最小二乘法，可求出相位中心偏差A/、 Az，在0 = 0°和0 = 90° 时可分别测得Az值，而且它们可能不相同，实践表明选择Az = ^(Q°) (9Q°)可 获得较高的精度。本专利技术基于上述测量机理，提出测量天线相位中心的测量方法，包括如下过程(1).在测量系统上安装被测天线及源天线，调整被测天线和源天线对准， 作为测量角的零点；(2) 运行计算机子系统的控制及数据处理软件，控制二维平动装置的横向 和纵向复位，保证方位旋转轴和接收极化器旋转轴垂直正交，并将该垂直正交 点作为相位中心测试的基准参考点；(3) 输入测试频率、测量的角度范围和测量的步进角的参数信息，由控制 及数据处理软件自动控制各运动轴运动，并控制接收发射子系统完成对被测天线某一截面的幅度、相位数据采集；(4)根据所采集的幅度、相位数据，应用最小二乘法，通过天线相位偏差 公式(D(0卜v/("-A(A"ine + Azc。s0)，求出该被测截面的相位中心横向偏差A 和纵 向偏差Az，其中，O("为某方向上的远场相位与最大辐射方向上远场相位之差；"。为参考中心与旋转中心重合时的远场相位与最大辐射方向上位置偏差引 起的远场相位误差之差，A为自由空间的波数，"2^;(5)由求出的横向偏差A 和纵向偏差Az，判断该偏差是否满足天线设计相 位中心的偏差要求，若不符合偏差要求，由控制及数据处理软件根据偏差值 自动调整二维平动装置的横向、纵向坐标，以改变天线的参考点；(6) 重复步骤(3) ~ (5)，直到横向偏差A,和纵向偏差Az符合偏差设计要 求为止，此时改变后的参考点为被测天线该测试截面的相位中心；(7) 通过控制及数据处理软件改变接收极化器和发射机极化器的角度以改 变被测天线和源天线的截面，重复步骤(3) (6)，完成对被测天线其它截 面的相位中心测试。上述的测量方法，其中步骤(5)所述的判断横向偏差Af和纵向偏差Az， 若第一次测量符合天线设计相位中心的偏差要求，则将步骤(2)确定的基准 参考点作为被测天线该测试截面的相位中心。上述的测量方法，其中步骤(3)所述的对被测天线某一截面的幅度、相 位数据釆集，按如下过程进行；首先，输入频率、测量的角度范围、测量的步进角的参数信息； 其次，由控制计算机按预定被测天线某截面相位中心测试的运动轨迹控 制各运动轴运动，根据测量的步进角向矢量网络分析仪发触发信号，控制矢 量网络分析仪完成被测天线某一截面的幅度、相位数据采集；然后，将该采集数据以文本方式存成数据文件，以便后续数据处理调用。 上述的测量方法，其中步骤(5)所述的控制及数据处理软件根据偏差值自 动调整二维平动装置的横向、纵向坐标，以改变天线的参考点，按如下过程 进行；(5a)若横向偏差A本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于移动参考点的天线相位中心的测量方法，包括如下过程：（１）在测量系统上安装被测天线及源天线，调整被测天线和源天线对准，作为测量角的零点；（２）运行计算机子系统的控制及数据处理软件，控制二维平动装置的横向和纵向复位，保证方位旋转轴和接收极化器旋转轴垂直正交，并将该垂直正交点作为相位中心测试的基准参考点；（３）输入测试频率、测量的角度范围和测量的步进角的参数信息，由控制及数据处理软件自动控制各运动轴运动，并控制接收发射子系统完成对被测天线某一截面的幅度、相位数据采集；（４）根据所采集的幅度、相位数据，应用最小二乘法，通过天线相位偏差公式：Φ（θ）＝ψ（θ）－ｋ（Δｔｓｉｎθ＋Δｚｃｏｓθ），求出该被测截面的相位中心横向偏差Δｔ和纵向偏差Δｚ，其中，Φ（θ）为某方向上的远场相位与最大辐射方向上远场相位之差；ψ（θ）为参考中心与旋转中心重合时的远场相位与最大辐射方向上位置偏差引起的远场相位误差之差，ｋ为自由空间的波数，ｋ＝２π／λ；（５）由求出的横向偏差Δｔ和纵向偏差Δｚ，判断该偏差是否满足天线设计相位中心的偏差要求，若不符合偏差要求，由控制及数据处理软件根据偏差值自动调整二维平动系统的横向、纵向坐标，以改变被测天线的参考点；（６）重复步骤（３）～（５），直到横向偏差Δｔ和纵向偏差Δｚ符合偏差设计要求为止，此时改变后的参考点为被测天线该测试截面的相位中心；（７）通过控制及数据处理软件改变接收极化器和发射机极化器的角度以改变被测天线和源天线的截面，重复步骤（３）～（６），完成对被测天线其它截面的相位中心测试。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：尚军平，付德民，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：87
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